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音響系統中的常見音源

發布日期:2018-09-02 瀏覽量:1567次
顧名思義,音源就是聲音的源頭,沒有音源,用音響系統還原聲音也就 無從談起。音源有兩層含義,一是指記錄聲音的載體,只有先把聲音記 錄在某種載體上,才談得上用音響設備把載體上的聲音還原出來,這些 載體是音響系統中聲音的來源,所以叫音源。  
常見的音源載體有CD(小 型激光唱片)、盒式磁帶、LP(密紋唱片)等,現在又出現了DVD-1( 音頻DVD)、SACD(超級音頻CD)等更先進的新型載體。上述載體中, 磁帶是可以反復錄放的,也就是說,使用者可以更改磁帶上的內容,而其他載體的訊息由工廠一次性灌制在里面,無法再改變。  
當然,隨著電 腦的日益普及,最早為電腦工業設計的CD-R/CD-RW光盤逐漸進入音響 領域,用CD-R/CD-RW就可以自己錄制訊息,不像CD只有工廠出來的錄 音成品。   
音源的另一層含義,是指播放音源載體的設備。上述CD、盒式磁帶、LP 唱片等時源載體記錄著聲音訊息,但必須通過相應的設備才能把訊息讀 出來,進而以電信號的形式傳輸給音響系統中的其他設備。播放CD片的 設備叫CD機,是目前主流的高性能音源設備之一;錄放盒式磁帶的設備叫卡座,當然,以前流行的收錄機也能錄放磁帶,收錄機可以看成擴展了功能的卡座??增加了收音、功放部分,還自帶揚聲器,不過收錄機磁帶錄放部分的性能通常遠不及卡座,所以我們現在只談卡座。  
當然, 由于受到CD的沖擊,卡座和磁帶的影響力已遠不如從前了;播放LP唱片 的設備叫LP唱機。LP唱片和唱機曾經是音響系統中性能最好、保真度最高的音源,但同樣因CD的沖擊而走向衰落。今天,只有少數高級LP唱機 作為昔日經典繼續存活下來,也只有少數對模擬時代滿懷留戀的發燒友還在繼續使用LP,在絕大多數音響愛好者和普通消費者家里,LP已經消失了。不過,高級LP系統的聲音并不一定遜色于當今先進的數碼音響, 有些資深發燒友甚至認為,頂級LP的聲音質感和音樂味是CD無法企及的 。對LP可以用一句話來概括;夕陽無限好,只是近黃昏。    
什么叫模擬音源,什么又叫數碼音源?模擬音源和數碼音源的主要區別在哪里?    
時間上連續、而且幅度隨時間連續變化的訊號稱為模擬訊號(例如聲波就是模擬訊號,音響系統中傳輸的電流、電壓訊號也是模擬訊號),記錄和處理模擬訊號的音源就是模擬音源,例如磁帶/卡座、LP/LP唱機; 時間上不連續、幅度只有0和1兩種變化的訊號稱為數字訊號,記錄和處理數字訊號的音源叫做數碼音源,例如CD/CD機、DVD-A/DVD-A播放機 、SACD/SACD播放機等。 模擬音源記錄和處理的訊號是聲音(準確地說應該是從聲音轉換而來的電訊號)的本來面目,可以直接用傳統的放大器放大,處理起來方便直接。  
數碼音源記錄、處理的都是0和1排列組合形成的抽象二進制數據流,非常不直觀。聲波是模擬的,不能直接為數碼音源使用,必然通過轉換設備轉為數字訊號,才能記錄在數碼音源載體上。播放時,數碼音源設備讀出的數據不能直接由傳統的放大器放大,必須先轉換為模擬訊號才行??梢姡瑪荡a音源訊號處理過程要復雜得多。但數碼音源優點很突出:信噪比和動態范圍遠勝模擬音源,訊號經多次復制和多個傳輸環節后質量不下降,這一點模擬音源無論如何也辦不到。 為何數碼音源能有這么出色的性能呢?關鍵在于數字訊號中只有0、1兩 種狀態,無論外界干擾有多強,只要不影響到對0、1這種兩種邏輯狀態的褒別,最后都可以通過整形電路將干擾去除,100%的復原原始訊號。 而模擬訊號的訊息就直接承載在幅度變化上,如果受到一點外界干擾, 幅度就可能變化,訊息也就失真了,這種訊息的損傷是永久性的,無法再修復。  
CD的規格如何?    
CD的規格是索尼和飛利浦公司聯手制定的。聲音訊號采用44.1KHz的頻率采磋,每個采樣點進行16bit量化,然后以LPCM(線性脈沖編碼調制)方式編碼成數字訊號,數字訊號用模壓的辦法保存在特制的盤片上, 做成CD片。CD片的片基一般用塑料制作,其中一個表面為模壓的訊號層 ,訊號層上有一個個壓出來的抗點,這些坑點就代表了0、1兩種訊息。 訊號層之外再鍍上一層極薄的鋁膜(也有鍍金的),用于讀取訊號時加 強激光反射。CD片有兩種尺寸,最常見的一種直徑為12cm,數據容量6 50MB,大約存儲74分鐘音樂;另一種稱為Mini CD,直徑8cm,數據容 量大約185MB,能存儲20分鐘左右的音樂。   
取樣、取樣率、量化、量化精度等術語的含義是什么?    
取樣也叫采樣,是把連續的模擬量用一個個離散的點來表示。顯然,取樣點需要足夠密集,才能很好地表達原始模擬訊號的特征。每秒鐘取樣的次數叫取樣率,CD的取樣率為44.1KHz,表示每秒鐘取樣44100次。所謂量化,通俗地說,就是度量采樣后離散訊號幅度的過程,當然,度量結果用二進制數來表示。量化精度是就是度量時分極的多少,好比一把尺子上刻劃分的多少,顯然,分級越多度量結果便越精確。CD的量化精度為16bit(16位二進制數),換算為十進制,分級數等于65536。 也就是說,以CD的標準,可以分辨出1/65536級的幅度變化。問題來了,如果訊號的幅度變化比1/65536級還小呢?答案很簡單:量不出結果, 就象用精細到1mm的尺子去量一根頭發的直徑一樣。量不出結果就沒有數據,將來還原成模擬訊號時就會形成背景噪聲,專業術語叫量化噪聲。量化噪聲量數碼音源信噪比提高的主要限制,對于CD規格,假設最強訊號為一個單位,噪聲大小就是1/65536個單位,因此信噪比為65536,即96dB。    
CD規格定為16bit/44.1KHz有什么根據?為什么不是其他的數字呢?    
先說44.1KHz取樣率的來由,這是根據著名的“乃奎斯特取樣定理”得出的結果?!澳丝固厝佣ɡ怼闭f:在模擬訊號數字化的過程中,如果保證取樣頻率大于模擬訊號最高頻率2倍,就能100%精確地再還原出 原始的模擬訊息。音頻的最高頻率為20KHz,所以取樣率至少應該大于40KHz,為了留一點安全系數,再考慮到工程上的習慣,CD標準許最終選擇了44.1KHz這個數值。 16bit又怎么來的呢?在量化精度一問的解答中已經說過,量化精度和最終的信噪比有著直接的聯系,當初制定標準時,一個主要的出發點就是要獲得盡量高的信噪比。飛利浦的工程師傾向于14bit,他們認為14bit已經能獲得84dB信噪比,比起模擬音源60dB左右的最高值已經有了質的提高。但崇尚規格至上的索尼工程師認為14bit無論如何也不夠 ,堅持16bit的提議,最后索尼的提議獲得通過。為什么不用更高的量化精度?比如20bit、24bit?因為更高的量化精度意味著更大的數據量,CD的存儲容量已經不夠了。 
 16bit/44.1KHz、24bit/192KHz這些數字有什么含義?  
兩組數字分別是CD和VD-A的規格,斜線前的數字表示最化精度,斜線后 的數字表示取樣率,詳見量化精度和取樣率的解答。  
A/D轉換、D/A轉換是什么意思? ADC、DAC又是什么意思?   
A/D轉換=模擬/數字轉換,意思是模擬訊號轉換為數字訊號;D/A轉換= 數字/模擬轉換,意思是數字訊號轉換為模擬訊號:ADC=模擬/數字轉換 器,DAC=數字/模擬轉換器。 
什么是超取樣?超取樣有何作用?  
超取樣是CD機中采用的一種技術,用于提高放音質量。CD片上的數據訊號被讀出后,通過DSP電路的插值處理,將44.1KHz的標準取樣率提升一倍到數倍,這就是超取樣。為什么要超取樣呢?這涉及到D/A轉換之后的噪聲濾除問題。數碼訊號經過D/A轉換之后,會在音頻頻帶以外的高端產生一個鏡象頻帶,這是一種噪聲,必須用低通濾波器濾除,否則經過非線性器件后會折回到音頻頻帶內,對放音效果產生很大的破壞。 該鏡像噪聲頻帶的位置和取樣頻率有關,頻率越高,鏡像頻帶就離音頻 頻帶越遠。對于標準取樣頻率來說,必須用衰減十分陡峭的濾波器才能 濾掉靠近音頻頻帶的鏡像噪聲。但衰減陡峭的濾波器很通俗讀物設計,相位失真很大,難免會影響到音頻頻帶的高端部分,使音質下降,這就是早期的CD機數碼味比較重的重要原因。如果采用超取樣,就可以把鏡 像噪聲推到遠離音頻頻帶的位置,這時只需要衰減平緩的低通濾波器就行了,設計難度大大降低,相位特性得以改善,使放音質量獲得顯著的改善。  
什么是HDCD? 
高解析度CD,是美國太平洋微音公司在現有CD格式的基礎上推出的一種“增強型CD”,它利用CD格式中富余的存儲容量來記錄擴展訊息,使聲音的解析度提高到20bit的解析度,機器需要具備HDCD解碼線路。 
什么是MD?  
Mini Disc(迷你磁光盤)的縮寫,索尼公司開發的一種數碼音樂媒介 ,象磁帶一樣可以反復錄放,但因為采用數碼工作方式,沒有磁帶復制后音質下降的問題。MD的音質稍遜于CD,這是因為MD使用了ATRAC(適應性轉換編碼)有損壓縮編碼方式,而CD的PCM訊號是不壓縮的,沒有損失。MD目前在隨身聽上獲得了比較成功的運用。  
什么是DVD-A和SACD?DVD-A、SACD跟CD機有何區別?  
DVD-A稱為音頻DVD,是DVD家庭的一個分支,它的物理規格和普通視頻DVD相同,單面單層的數據容量約為4.7GB,但DVD-A只存儲聲音或聲音加靜止畫面,不存儲活動視頻影像。DVD-A的數據格式采用了跟CD相同的LPCM線性脈沖編碼調制方式,但取樣率和量化精度都比CD高得多。當存儲多聲道音樂時,DVD-A的取樣率為96KHz,存儲雙聲道音樂時取樣率高達192KHz,重放的頻寬最高可達96KHz。量化精度在各種情況下均為24bit,因而擁有144dB的超高動態范圍(每一比特對應6dB動態)。 SACD稱為超級音頻CD,是索尼公司開發的新型高質量數碼音樂格式,其 性能與DVD-A相當,遠勝傳統CD但SACD的數據格式不同于DVD-A,是索尼公司開發的DSD直接數據流格式。   
DVD-A、SACD跟現在的CD機兼容嗎? 我現在的CD片會不會被淘汰?  
DVD-A片無法在CD機上播放,但SACD片可以,因為SACD是雙層結構,高密度的DSD訊號層在里面,表面還有一層內容完全相同的普通CD訊號層 ,可以被CD機讀取?,F在面市的DVD-A、SACD播計算機幾乎都可以播放CD,即使將來CD逐漸被DVD-A和SACD取代了,現在投在CD上的心血也不會白費。  
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